外源低分子量機酸對鎘脅迫下美洲商陸的超累積和解Cd毒的機制研究.pdf

1、由人為活動造成的重金屬Cd污染土壤問題已經(jīng)成為當(dāng)前備受關(guān)注的環(huán)境污染問題。Cd因其高毒性、致畸致癌和易遷移等性質(zhì)，對生態(tài)系統(tǒng)、食品安全和人類健康造成了嚴(yán)重的威脅。當(dāng)前我國鎘污染土壤的范圍已經(jīng)涉及十多個省市的二十多個地區(qū)，并且其污染面積還有逐漸蔓延的趨勢。針對這種大面積的污染土壤，用傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法來治理不僅經(jīng)濟成本高，工程量大，大面積應(yīng)用難，而且容易破壞土壤的結(jié)構(gòu)，造成二次污染。而植物修復(fù)以其經(jīng)濟適用、操作簡便并且生態(tài)環(huán)保的特性，具有

2、廣闊的發(fā)展前景。為了有效提高污染土壤的植物修復(fù)效率并且降低修復(fù)成本，可以通過外源添加螯合劑與超富集植物相結(jié)合來達到提高植物修復(fù)效率的目的。
　　實驗以美洲商陸為對象，先通模擬不同Cd濃度的土壤污染(0，10，30，50和100 mg kg-1 dw)，對美洲商陸的耐鎘情況和吸鎘能力進行研究。然后通過外源添加不同濃度的檸檬酸(CA)，蘋果酸(MA)和草酸(OA)（10，20，30和40 mmolkg-1）對鎘脅迫下美洲商陸體超累積和

3、解Cd毒的機制進行探究。通過研究添加不同濃度的外源低分子量有機酸作用下，美洲商陸生理指標(biāo)的情況變化，以及對Cd的吸收和分布的影響，為提高美洲商陸的植物修復(fù)效率和推動植物修復(fù)技術(shù)的實用化、實現(xiàn)我國大面積重金屬污染土壤的高效修復(fù)提供理論參考。
　　本研究主要有以下結(jié)論:
　　(1)在較低濃度的土壤鎘(Cd)處理中，美洲商陸生長旺盛，無脅迫癥狀;在鎘(Cd)處理濃度大于50 mg kg-1后，美洲商陸脅迫癥狀明顯。葉片蜷曲褶皺、失

4、綠發(fā)黃，植株矮小、生長受到抑制。
　　(2)不同濃度的土壤鎘(Cd)處理下，美洲商陸對Cd表現(xiàn)出較高的富集能力較好的抗逆性，其地上部吸鎘(Cd)量超過100 mg kg-1。大于50 mg kg-1鎘(Cd)處理下美洲商陸生物量和葉綠素含量都顯著降低，而丙二醛(MDA)含量顯著升高，SOD、POD和CAT酶活性降低，這說明鎘(Cd)脅迫下，通過影響美洲商陸的生長發(fā)育、光合作用和生理代謝等產(chǎn)生毒害作用。
　　(3)50 mg

5、kg-1Cd脅迫下，施加不同濃度的外源低分子量有機酸對美洲商陸積累鎘(Cd)的增效作用有不同影響。低濃度的檸檬酸、蘋果酸和草酸(10，20 mmolkg-1)施加后，植物的各項生理指標(biāo)的惡化趨勢得到了不同程度的緩解，包括對生長抑制的緩解、SOD、POD和CAT酶活性的增加以及MDA含量的降低等，能夠延緩Cd對植物膜的損傷，增強美洲商陸對Cd的抗性。并且美洲商陸各營養(yǎng)器官對鎘的積累量都有提高，尤其是顯著提高了植物地上部分中葉片和莖中鎘的含

6、量，這說明低濃度的低分子量有機酸能促進植物體內(nèi)鎘從地下部向地上部的轉(zhuǎn)移。而高濃度低分子量有機酸(30，40 mmol kg-1)則對美洲商陸吸鎘能力的提高作用不明顯，并且此時美洲商陸各項生理指標(biāo)的惡化趨勢緩解效果不明顯，甚至加重了植物的毒效應(yīng)。
　　綜上所述，低濃度的外源檸檬酸、蘋果酸和草酸最美洲商陸修復(fù)土壤中的鎘有較好的增效作用，它們不僅在一定程度上緩解了Cd毒害癥狀，而且促進了美洲商陸對重金屬的吸收和轉(zhuǎn)運，增強了美洲商陸植物修